一种无源基底交接机构及方法与流程

本发明涉及一种交接机构及方法，特别涉及一种无源基底交接机构及方法。

背景技术：

光刻设备是一种将掩模图案曝光成像到基底上的设备。已知的光刻设备包括步进重复式和步进扫描式。在上述的光刻设备中，需具有相应的装置作为掩模板和基底的载体以及掩模板和基底的交接机构，装载有掩模板或者基底的载体产生精确的相互运动来满足光刻需要。上述掩模板的载体被称之为承板台，基底的载体被称之为承片台，基底的交接机构称之为基底交接装置。承板台和承片台分别位于光刻设备的掩模台分系统和工件台分系统中，为上述分系统的核心模块。在承板台和承片台的相互运动中，须保证掩模板和基底始终被可靠地定位，也即上述掩模板和基底的六个自由度皆被限制住。同时曝光前需要基底交接装置将基底从机器传递手上移动至承片台，曝光完成后需要基底交接装置将基底从承片台移至机器传递手。

在承片台模块中，直接用于定位基底的装置称之为吸盘。吸盘由其下的一系列驱动器驱动，可产生多个自由度的运动，从而完成对承片台模块的调平调焦，使基底进行必需的位置调整。

现有技术中提出了采用真空吸附的方式使基底定位在吸盘上表面，但所采用的真空吸附方式都是通过气路管道将真空泵与吸盘和基底交接装置连通建立真空腔吸附基底，当需要吸盘吸附基底时，则开启真空泵，抽取气路管道与吸盘内部空气，当气压小于外界大气压并逐渐接近于真空时，外界大气压将基底牢固按压在吸盘上，完成吸盘对基底的吸附，当需要交接基底时，则关闭真空泵，使得吸盘内的气压与外界相等，吸盘对基底失去吸附力，基底被交接至机器传递手上。但是这种基底交接装置管道众多，结构复杂，真空泵费时费电，因此有必要发明一种结构简单但有效的基底交接装置。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种无源基底交接机构与方法，在交接装置中设置可以相对运动的动子部分与定子部分，无需外接真空泵与气路管道，只需通过动子部分对定子部分作相对运动即可完成基底的吸附与交接过程。

为达到上述目的，本发明提供一种无源基底交接机构，包括吸盘与交接装置，其特征在于，所述吸盘内部设置有中间腔体，并在所述中间腔体内设置所述交接装置，所述交接装置包括定子部分和动子部分，所述定子部分贯穿整个动子部分，所述动子部分能在所述中间腔体内上下运动，所述动子部分从上至下依次设置有第一基底吸附腔和气腔，所述气腔内设置活塞，并与所述定子部分相连接，所述活塞将所述气腔分成上气腔和下气腔，所述第一基底吸附腔通过第一单向气路通道与上气腔联通，所述第一基底吸附腔通过第二单向气路通道与下气腔联通，设置第三单向气路通道将上气腔与下气腔联通并延伸至所述动子部分底端与外界联通，所述动子部分对定子部分作相对运动时，气体在气腔和第一基底吸附腔内流动而产生气压变化，当气压小于外界大气压时，完成所述吸盘或者交接装置对基底的吸附，当气压等于外界大气压时，完成基底的交接。

作为优选，所述动子部分与所述中间腔体之间形成了密封单元，所述密封单元中从上至下依次设置第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈和第四密封圈，第一密封圈与第二密封圈之间形成了第一密封单元，第三密封圈与第四密封圈之间形成了第二密封单元，第二单向气路通道与所述密封单元内设置第一泄压通道，第二密封圈与第三密封圈之间设置第二泄压通道，所述第二泄压通道位于所述基底上并与外界联通，所述第一泄压通道与所述第二泄压通道联通时，所述第一基底吸附腔内的气压恢复为与外界大气压相同，吸盘停止吸附基底。

作为优选，所述第一单向气路通道和第二单向气路通道在通道内各自设置一个开关，分别为第一开关和第二开关，所述第三单向气路通道在与上气腔联通处设置第三开关，在与下气腔联通处设置第四开关。

作为优选，当基底吸附于吸盘上，所述动子部分向下运动时与所述基底之间形成的腔体设置为第二基底吸附腔，所述吸盘围绕所述第二基底吸附腔周围设置第三基底吸附腔，并通过吸盘真空通道相互联通，当所述第二基底吸附腔、第三基底吸附腔与吸盘真空通道内的气压小于外界大气压，所述基底吸附在所述吸盘上。

作为优选，所述第一基底吸附腔或者第二基底吸附腔或者第三基底吸附腔腔口上设置密封环，所述密封环上设置软性材料环。

作为优选，所述密封环与软性材料环的高度差在0.1mm～0.2mm之间，所述密封环材料的硬度大于软性材料环材料的硬度。

作为优选，所述动子部分设置驱动装置，驱动所述动子部分对所述定子部分作相对运动。

作为优选，所述动子部分高度大于所述吸盘高度，所述定子部分固定于所述基底交接机构下方的机器上且不产生运动。

作为优选，所述第一单向气路通道与第二单向气路通道均为单向导通，气体只能从所述第一基底吸附腔向所述上气腔或者下气腔流通，反向则密封。

作为优选，所述基底通过机器传递手传递至所述吸盘上。

本发明还提供一种使用上述的无源基底交接机构的基底交接方法，包括如下步骤：

步骤一：在曝光前交接基底时，所述交接装置底部与所述吸盘底部相持平，所述交接装置顶部高于所述吸盘顶部，机器传递手将所述基底传递到所述交接装置上，形成接触密封状态，所述第一开关、第三开关与第四开关处于关闭状态，所述第二开关处于打开状态，所述活塞位于气腔底部；

步骤二：所述动子部分作向下运动，使直至下气腔气压小于所述第一基底吸附腔内的气压，气体从所述第一基底吸附腔内通过第二单向气路通道流向所述下气腔内；

步骤三：所述动子部分向下运动，第一泄压通道与所述第一密封单元联通，处于密封状态，当所述第一基底吸附腔内的气压小于外界大气压时，所述基底被外界大气压压在所述交接装置上；

步骤四：当所述动子部分向下运动使得所述交接装置顶部与所述吸盘顶部持平时，所述基底被交接至所述吸盘上；

步骤五：所述动子部分继续向下运动使得所述第一泄压通道与第一密封单元脱离而与所述第二泄压通道联通，所述基底上下表面气压相等，并与所述交接装置脱离，曝光前基底交接至吸盘完成；

步骤六：在曝光时，所述动子部分继续向下运动与所述基底之间产生第二基底吸附腔，所述第二基底吸附腔的体积逐渐变大，所述第一泄压通道与所述第二密封单元联通，所述第二单向气路通道处于密封状态；

步骤七：第二基底吸附腔的体积逐渐变大，直至气压小于外界大气压，所述基底则被外界气压压在所述吸盘上，基底吸附完成，基底被吸盘吸附直至曝光过程完成；

步骤八：在曝光后交接基底时，所述动子部分向上运动，所述第二基底吸附腔体积变小，直至腔内气压等于外界大气压，所述基底与吸盘脱离，打开所述第四开关；

步骤九：打开所述第一开关，关闭所述第二开关，所述动子部分继续向上运动，所述上气腔体积变大，下气腔体积变小，下气腔内的气体通过所述第三单向气路通道流动至外界，并且所述第一泄压通道逐渐与所述第一密封单元联通形成密封状态；

步骤十：所述交接装置顶部逐渐高于所述吸盘顶部，所述上气腔体积变大，所述第一基底吸附腔内的气体通过第一单向气路通道流至所述上气腔，所述第一基底吸附腔内部气压变小，直至小于外界大气压，所述基底则被外界气压压在所述交接装置上，并跟随所述动子部分运动至所述机器传递手交接位置；

步骤十一：所述第一泄压通道随着所述动子部分向上运动而与第一密封单元脱离，并与所述吸盘真空通道联通，所述基底上下表面气压相等，所述基底与所述交接装置脱离并被机器传递手带走，曝光后基底交接至机器传递手完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置动子部分与定子部分，通过动子部分对定子部分作相对运动，使得上气腔与下气腔的体积发生变化，气压发生变化，从而基底下表面的气压产生变化而完成基底的吸附与交接过程。在曝光前基底交接至吸盘吸附时，所述动子部分相对于定子部分向下运动，下气腔体积变大，气压下降，使得第一基底吸附腔气体流向下气腔内，导致腔内气压小于外界大气压使得基底吸附在交接装置上，直至第一泄压通道与外界联通，使得第一基底吸附腔内气压与外界相等，此时基底已被交接至吸盘上；在曝光时，动子部分继续向下运动，交接装置与基底之间产生第二基底吸附腔，动子部分向下运动使得第二基底吸附腔体积增大，气压小于外界大气压，基底被吸附在吸盘上；在曝光完成后交接基底时，动子部分向上运动，第二基底吸附腔体积变小，气压上升至于外界大气压相等，使得基底与吸盘脱离被交接至机器传递手，因此本发明无需使用气路管道与真空泵即可实现对基底的吸附于交接装置，结构简单、有效，具有降低成本的效果。

附图说明

图1为本发明实施例一曝光前基底交接机构示意图；

图2为本发明实施例一曝光时基底交接机构示意图；

图3为本发明实施例一曝光后基底交接机构示意图；

图4为本发明实施例二基底接触部分与基底接触示意图。

图中：01-基底、02-吸盘、021-第三基底吸附腔、022-吸盘真空通道、023-第二基底吸附腔、024-第二泄压通道、025-滚动机构、026-中间腔体、0261-第一密封圈、0262-第二密封圈、0263-第三密封圈、0264-第四密封圈、03-交接装置、031-动子部分、0310-第一密封单元、0311-第二密封单元、032-定子部分、0321-活塞、033-上气腔、034-下气腔、035-第一基底吸附腔、036-第二单向气路通道、0361-第二开关、037-第一单向气路通道、0371-第一开关、038-第三单向气路通道、0381-第三开关、0382-第四开关、039-第一泄压通道、04-基底接触部分、041-基底吸附腔、042-软性材料环、043-密封环。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

请参照图1、图2与图3所示，本发明所述的无源基底交接机构包括吸盘02与交接装置03，基底01位于所述吸盘02上，其中，所述吸盘02内部设置有中间腔体026，并在中间腔体026内设置所述交接装置03。

较佳地，交接装置03的高度要大于吸盘02的高度。

交接装置03包括定子部分032和动子部分031，所述定子部分032贯穿整个动子部分031，所述动子部分031可以在所述中间腔体026内上下运动。所述定子部分032固定于基底交接机构下方的机器上且不产生运动。

较佳地，在动子部分设置若干组滚动机构025，使得动子部分031依托滚动机构025沿中间腔体026上下滚动，减少摩擦阻力。

所述动子部分031从上至下依次设置有第一基底吸附腔035和气腔，所述气腔内设置活塞0321，并与所述定子部分032相连接，所述活塞0321将所述气腔分成上气腔033和下气腔034，所述第一基底吸附腔035通过第一单向气路通道037与上气腔033联通，并在第一单向气路通道037内设置第一开关0371，所述第一基底吸附腔035通过第二单向气路通道036与下气腔034联通，设置第三单向气路通道038将上气腔033与下气腔034联通并延伸至所述动子部分031底端与外界大气联通。

动子部分031与所述中间腔体026之间形成一密封腔，具体地，所述密封单元内设有四组密封圈，从上至下依次为第一密封圈0261、第二密封圈0262、第三密封圈0263和第四密封圈0264，所述四组密封圈将密封单元分隔为三个密封单元，密封单元第一密封圈0261与第二密封圈0262之间形成了第一密封单元0310，第三密封圈0263与第四密封圈0264之间形成了第二密封单元0311，第二单向气路通道036与所述密封单元内设置第一泄压通道039，第二密封圈0262与第三密封圈0263之间设置第二泄压通道024，所述第二泄压通道024位于吸盘02上并与外界联通，当所述第一泄压通道039与所述第二泄压通道024位于同一个密封单元内时，二者联通，所述第一基底吸附腔035内的气压恢复为与外界大气压相同，使得吸盘02停止吸附基底01。

在所述第一单向气路通道037和第二单向气路通道036在通道内各自设置一个开关，分别为第一开关0371和第二开关0361，所述第三单向气路通道038在与上气腔033联通处设置第三开关0381，在与下气腔034联通处设置第四开关0382。较佳地，所述第一单向气路通道037与第二单向气路通道036皆具有单向阀功能，即气体只能从所述第一基底吸附腔035向所述上气腔033或者下气腔034流通，反向则密封。

当基底01吸附于吸盘02上，所述动子部分031向下运动时与所述基底01之间形成的腔体为第二基底吸附腔023，所述吸盘02围绕所述第二基底吸附腔023周围设置第三基底吸附腔021，并通过吸盘真空通道022相互联通，当所述第二基底吸附腔023、第三基底吸附腔021与吸盘真空通道022内的气压小于外界大气压，能使所述基底01吸附在所述吸盘02上，第二基底吸附腔023与第三基底吸附腔021增大了对基底01的吸附面积，使得基底01表面所受的压力均匀，避免基底01由于受到的压强过于集中而产生损坏。

较佳地，所述动子部分031设置驱动装置(未图示)，用于驱动所述动子部分031对定子部分032作相对地上下运动。

较佳地，所述基底01通过机器传递手传递至所述吸盘02上。

本发明还提供一种使用如上述的无源基底交接机构的基底交接方法，包括如下步骤：

步骤一：请参照图1，在曝光前交接基底01时，利用驱动装置驱动所述动子部分031相对于定子部分032作向上运动，使得所述交接装置03底部与所述吸盘02底部相持平，则所述交接装置03顶部高于所述吸盘02顶部，机器传递手将所述基底01传递到所述交接装置03上，形成接触密封状态，关闭所述第一开关0371、第三开关0381与第四开关0382，使得所述第一单向气路通道037与第三单向气路通道038关闭，所述活塞0321位于气腔底部，保证上气腔033体积处于最大、下气腔034体积处于最小状态；

步骤二：打开第二开关0361，使得所述第二单向气路通道036开通，利用驱动装置驱动所述动子部分031相对于定子部分032作向下运动，使得所述下气腔034体积变大，气压下降，直至小于所述第一基底吸附腔035内的气压，则气体便从所述第一基底吸附腔035内通过第二单向气路通道036流向所述下气腔034内，此时，第一泄压通道039与第二泄压通道024位于不同的密封单元内；

步骤三：所述动子部分031向下运动使得第一泄压通道039与所述第一密封单元0310联通而处于密封状态，当所述第一基底吸附腔035内的气压小于外界大气压时，所述基底01被外界大气压压在所述交接装置03上，如图2所示；

步骤四：请继续参照图2，当所述动子部分031向下运动使得所述交接装置03顶部与所述吸盘02顶部持平时，所述基底01被交接至所述吸盘02上；

步骤五：所述动子部分031继续向下运动使得所述第一泄压通道039与第一密封单元0310脱离而与所述第二泄压通道024联通，则所述第一基底吸附腔035与外界大气联通而泄压，所述基底01上下表面气压相等，并与所述交接装置03脱离，曝光前基底01交接至吸盘02完成；

步骤六：请参照图3，在曝光时，所述动子部分031继续向下运动与所述基底01之间产生第二基底吸附腔023，所述第二基底吸附腔023的体积逐渐变大，所述第一泄压通道039随着所述动子部分031向下运动而与所述第二密封单元0311联通，随后处于密封状态，导致所述第二单向气路通道036也处于密封状态；

步骤七：随着第二基底吸附腔023的体积逐渐变大，直至气压小于外界大气压，所述基底01则被外界气压压在所述吸盘02上，基底01吸附完成，基底01被吸盘02吸附直至曝光过程完成；

步骤八：在曝光后交接基底01时，所述动子部分031向上运动，所述第二基底吸附腔023体积变小，直至腔内气压等于外界大气压，所述基底01与吸盘02自然脱离，打开所述第四开关0382，使所述下气腔034与所述第三单向气路通道038联通；

步骤九：打开所述第一开关0371使得所述第一单向气路通道037开通，关闭所述第二开关0361使得第二单向气路通道036关闭，所述动子部分031继续向上运动，所述上气腔033体积变大，下气腔034体积变小，下气腔034内的气体通过所述第三单向气路通道038流动至外界，并且所述第一泄压通道039逐渐与所述第一密封单元0310联通形成密封状态；

步骤十：请参照图1，随着所述动子部分031继续向上运动，所述交接装置03顶部逐渐高于所述吸盘02顶部，所述上气腔033体积变大，所述第一基底吸附腔035内的气体通过第一单向气路通道037流至所述上气腔033，使得所述第一基底吸附腔035内部气压变小，直至小于外界大气压，所述基底01则被外界气压压在所述交接装置03上，并跟随所述动子部分031运动至所述机器传递手交接位置；

步骤十一：所述第一泄压通道039随着所述动子部分031向上运动而与第一密封单元0310脱离，并与所述吸盘真空通道022联通，与外界大气相连通，导致所述基底01上下表面气压相等，所述基底01与所述交接装置03脱离并被所述机器传递手带走，曝光后基底01交接至机器传递手完成。

实施例二

请参照图4，本实施例与实施例一的区别在于，交接装置03或者吸盘02与基底01的接触部分为基底接触部分04，在基底接触部分04与基底01之间有基底吸附腔041，如实施例一中的第一基底吸附腔035、第二基底吸附腔023、第三基底吸附腔021，在基底吸附腔041腔口设置密封环043，并在密封环043上设置软性材料环042用于缓冲基底接触部分04对基底01的吸附。

较佳地，软性材料环042与密封环043之间的高度差h在0.1mm～0.2mm之间，密封环043材料为高硬度材料，而软性材料环042的材料为软性材料。

本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例。显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。